從化學學科核心素養的角度解析和認識高考實驗題
——以“江蘇省2021年普通高中學業水平選擇性考試”實驗題為例

江蘇 董擁軍

高考評價體系主要由“一核”“四層”“四翼”三部分內容組成。其中，“一核”為核心功能，即“立德樹人、服務選才、引導教學”，是對素質教育中高考核心功能的概括，回答“為什么考”的問題；“四層”為考查內容，即“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”，是素質教育目標在高考中的提煉，回答“考什么”的問題；“四翼”為考查要求，即“基礎性、綜合性、應用性、創新性”，是素質教育的評價維度在高考中的體現，回答“怎么考”的問題。同時，高考評價體系還規定了考查載體——情境，以此承載考查內容，實現考查要求。

筆者通過對2020年及2021年江蘇省高考試卷的結構對比，歸納如下表所示。

新舊試卷結構比較

從表中可以發現江蘇省2021年高考試卷中關于化學實驗的考查發生了重大變化，由原本的“側重化學計算、側重實驗探究”變為2021年高考化學試卷的“化學實驗與計算”。2021年高考試卷中化學實驗部分除了考查學生化學實驗基礎知識和基本技能、評價不同類型化學實驗及探究活動的核心思路與基本方法外，還重點考查了學生的科學探究與創新意識的化學學科核心素養，尤其是將化學實驗與計算結合起來進行考查。化學實驗不是單純的物質變化和現象特征的變化，更伴隨著物理量的變化。反應有關的多種物理量必然伴隨著化學變化而產生不易察覺的變化，只有秉承嚴謹的科學態度和創新精神，才能發現這些變化的物理量之間的內在聯系。而化學計算也不同于數學計算，它是建立在化學實驗的基礎之上的，不是純粹的數學計算，還包含化學反應原理相關知識。

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”等5個方面。

化學實驗是研究和學習物質及其變化的基本方法，是科學探究的一種重要途徑。科學探究是進行科學解釋和發現、創造和應用的科學實踐活動。科學探究過程包括發現問題和提出假設、設計方案、實施實驗、獲取證據、分析解釋或建構模型、形成結論及評價等核心要素。理解從問題或假設出發確定研究目的、依據研究目的設計方案、基于證據進行分析和推理等對于科學探究的重要性。學會物質檢驗、分離、提純和溶液配制等化學實驗基礎知識和基本技能。研究物質性質，探究反應規律，進行物質分離、檢驗和制備等不同類型化學實驗及探究活動的核心思路與基本方法。體會實驗條件控制對完成科學實驗及探究活動的作用。發展學生對化學實驗探究活動的好奇心和興趣，養成注重實證、嚴謹求實的科學態度，增強合作探究意識，養成獨立思考、敢于質疑和勇于創新的精神。筆者以江蘇省2021年普通高中學業水平選擇性考試中的有關實驗的試題為例，進行深入的分析，以期給廣大教師提供參考。

一、評價學生對化學實驗基礎知識和基本技能的掌握

化學知識是解決實際問題、完成測試任務不可或缺的工具。高考考查要求學生能設計常見物質制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案，能從物質類別和元素價態變化的視角說明物質轉化的路徑；要求學生運用已有的化學實驗基礎知識和基本技能及從試題中領悟到的相關知識來解決所提出的問題。如例1所示：

【例1】(2021·江蘇省普通高中學業水平選擇性考試·3)下列由廢銅屑制取CuSO4·5H2O的實驗原理與裝置不能達到實驗目的的是

( )

甲

乙

丙

丁

A.用裝置甲除去廢銅屑表面的油污

B.用裝置乙溶解廢銅屑

C.用裝置丙過濾得到CuSO4溶液

D.用裝置丁蒸干溶液獲得CuSO4·5H2O

【參考答案】D

二、評價學生面對化學實驗及探究活動時的核心思路與基本方法

“實踐探究”是指學習者在面對生活實踐或學習探索問題情境時，組織整合相應的知識與能力、運用不同的技術方法進行各種操作活動以解決問題的綜合品質，是個體改造世界的核心品質，是完成認知學習和實踐的關鍵環節。認識化學科學研究需要實證與推理，注重宏觀與微觀的聯系，能依據現象和數據，進行分析和推理，得出合理的結論，并對實驗結果進行反思，說明證據和結論之間的關系。

【例2】(2021·江蘇省普通高中學業水平選擇性考試·11)室溫下，通過下列實驗探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性質。

實驗1：用pH試紙測量0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH，測得pH約為8

實驗2：將0.1 mol·L-1NaHCO3溶液與0.1 mol·L-1CaCl2溶液等體積混合，產生白色沉淀

實驗3：向0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中通入CO2，溶液pH從12下降到約為9

實驗4：向0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中滴加新制飽和氯水，氯水顏色褪去

下列說法正確的是

( )

【參考答案】C

室溫下：Ka1(H2CO3)=4.3×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(CaCO3)=2.8×10-9

本題通過對電離平衡、水解平衡、沉淀溶液平衡等移動的分析，考查學生的微粒觀、平衡觀和守恒觀；結合實驗現象、數據等證據素材，引導學生形成認識水溶液中離子反應與平衡的基本思路，能解釋證據與結論之間的關系，確定形成科學結論所需要的證據和尋找證據的途徑；能認識化學現象與模型之間的聯系，能運用多種認識模型來描述和解釋物質的結構、性質和變化，預測物質及其變化的可能結果；能依據物質及其變化的信息建構模型，建立解決復雜化學問題的思維框架。發展學生“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“證據推理與模型認知”等化學學科核心素養，培養學生的系統思維能力。

三、評價學生的科學態度和創新精神

試題需能評價學生是否具有嚴謹求實的科學態度，能尊重事實和證據，具有探索未知、崇尚真理的意識，考查學生能否從問題和假設出發，依據探究目的，設計并優化探究方案，運用化學實驗等方法進行實驗探究，能對觀察記錄的信息進行加工并獲得結論，能運用已有知識和方法綜合分析化學反應過程的各種影響，權衡利弊，敢于質疑，勇于創新。

【例3】(2021·江蘇省普通高中學業水平選擇性考試·17)以軟錳礦粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)為原料制備電池級MnO2。

(1)浸取。將一定量軟錳礦粉與Na2SO3、H2SO4溶液中的一種配成懸濁液，加入到三頸瓶中(如圖1)，70℃下通過滴液漏斗緩慢滴加另一種溶液，充分反應，過濾。滴液漏斗中的溶液是________；MnO2轉化為Mn2+的離子方程式為

。

圖1

(3)制備MnCO3。在攪拌下向100 mL 1 mol·L-1MnSO4溶液中緩慢滴加1 mol·L-1NH4HCO3溶液，過濾、洗滌、干燥，得到MnCO3固體。需加入NH4HCO3溶液的體積約為________。

圖2

為獲得較高產率的MnO2，請補充實驗方案：取一定量MnCO3置于熱解裝置中，通空氣氣流，

，

固體干燥，得到MnO2。(可選用的試劑：1 mol·L-1H2SO4溶液、2 mol·L-1HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。

(2)100

(3)200 mL

(4)加熱到450℃分解一段時間，將冷卻后的固體邊攪拌邊加入至一定量1 mol·L-1稀H2SO4中，加熱，充分反應后過濾，洗滌，取最后一次洗滌濾液加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若溶液不出現渾濁，過濾

室溫下Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(MnCO3)=9×10-11

室溫下Ka1(H2CO3)=4.3×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(MnCO3)=9×10-11

①畫從MnCO3制備MnO2的大體流程：

②控制實驗條件以完成實驗及探究活動：熱解對溫度的選擇——通過對圖像的分析得出應選擇450℃；酸化時要求所用酸的選擇——Mn2O3氧化性強于Cl2，所以應選擇1 mol·L-1H2SO4溶液；